中国北京理工大学先进结构技术研究所周家昌团队发表于《Ceramics International》的一项研究提出一种瞬时热防护策略:在二氧化硅气凝胶基体中引入纳米二氧化锰,利用金属氧化物不可逆分解吸收热量,在材料内部形成热化学热沉。研究团队以硅纤维毡为增强体,制备了SiO2/MnO2气凝胶复合材料(MSC),并考察其热冲击响应与高温隔热行为。
优化后的MSC密度为0.28g/cm³,室温导热系数为0.016W/(m·K),分解焓达到132J/g。在1000℃热载荷下,样品冷面温度在55秒时为71.5℃,比未添加MnO2的硅纤维毡增强SiO2气凝胶参比样(150.0℃)低78.5℃。
研究认为,瞬时防护效果的提升来自低导热系数与MnO2渐进式吸热分解的叠加。与基于熔融的相变复合材料不同,该体系不需要液相封装,避免了高温下封装破裂与泄漏的风险,结构上更适合作为短时热冲击屏障。
研究者指出,这类多孔复合材料为利用不可逆吸热分解实现瞬时热防护提供了设计依据,适用于高温烟气、火焰短时冲刷等工况。对纳米微孔绝热材料而言,在保持低导热骨架的同时引入热化学吸热组分,是提升极端工况下热防护裕度的可行路径。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2026.10.075